Le paradoxe EPR : Einstein contre Bohr

En 1935, un gros désaccord est apparu entre Albert Einstein et Niels Bohr concernant la nature de la Mécanique quantique. Ce désaccord est souvent appelé le Paradoxe EPR, du nom des auteurs du papier qui a soulevé la question de savoir si la mécanique quantique est complète. Einstein, Podolsky et Rosen ont soutenu que si la mécanique quantique était correcte, elle conduisait à des conclusions étranges sur la façon dont les particules pouvaient interagir. Bohr a répondu à leurs arguments en défendant l'Interprétation de Copenhague de la mécanique quantique, qu'il a toujours soutenue.

Le papier EPR prétendait que si tu as deux particules intriquées, cela signifie que les propriétés de l'une peuvent immédiatement affecter l'autre, même si elles sont loin l'une de l'autre. Cela suggérait que la mécanique quantique pourrait être incomplète. Ils pensaient que si les interactions locales ne pouvaient pas expliquer les corrélations observées entre ces particules, alors il devait exister des variables cachées que la mécanique quantique ne mesure pas. En gros, ils militaient pour une image plus complète de la réalité, incluant ces paramètres cachés.

La réponse de Bohr n'était pas simple. Il a présenté une expérience de pensée avec un dispositif à double fente, où deux particules passent à travers un écran mobile avec des fentes. Il croyait que cette expérience montrait que la conclusion d'EPR concernant l'incomplétude de la mécanique quantique était incorrecte parce qu'elle appliquait mal les principes de causalité locale.

Dans l'exemple de Bohr, il a décrit comment un écran pouvait interagir avec deux particules. Les particules passeraient par les fentes, et leur comportement indiquerait une connexion entre elles. Il a soutenu que mesurer les propriétés d'une particule influencerait l'autre, montrant qu'elles n'étaient pas indépendantes. C'est ici que l'argument de Bohr devient délicat.

Il a affirmé que mesurer une propriété d'une particule pouvait perturber le système suffisamment pour empêcher une connaissance précise de l'autre particule. En soulignant que mesurer la position d'une particule interférait avec le système, il a suggéré que la logique d'EPR échouait puisque cela suppose que les Mesures peuvent être indépendantes alors qu'en réalité, elles peuvent s'influencer mutuellement.

Cependant, le problème réside dans les détails de son argument. La configuration proposée par Bohr supposait un système rigide où la mesure d'une particule altérerait l'état du système entier. Les critiques de Bohr soutiennent que cette configuration ne reflète pas l'indépendance des particules comme le suggère la déclaration EPR.

Pour EPR, le point clé était que leurs deux particules pouvaient être mesurées séparément sans s'influencer mutuellement parce qu'elles étaient éloignées spatialement. Cette indépendance locale est un concept fondamental, et l'analyse de Bohr semblait l'ignorer. Il a traité la rigidité du diaphragme comme un point clé mais a négligé la possibilité que des mesures indépendantes puissent encore se produire sans perturbation.

Une expérience de pensée plus valable pourrait impliquer deux photons indépendants contrairement à la configuration plus complexe de Bohr. En utilisant un système où les mesures pouvaient se faire sans que les particules ne s'influencent entre elles, on verrait que la logique d'EPR est correcte. Dans cette version révisée, les deux particules pourraient être examinées sans affecter l'état de l'autre, réaffirmant la conclusion originale d'EPR.

Bohr, dans les années qui ont suivi, s'est davantage concentré sur l'indivisibilité des phénomènes quantiques sans revenir à ses arguments initiaux sur le papier EPR. Il a souligné l'importance de considérer les systèmes quantiques dans leur ensemble plutôt que de les décomposer en parties. Bien que ses intentions étaient de renforcer l'interprétation de Copenhague, sa réponse initiale à EPR a laissé quelques lacunes en termes de cohérence logique.

Bien que de nombreux scientifiques croient que Bohr a gagné ce débat, les implications d'EPR et les développements ultérieurs de la théorie quantique ont montré qu'il y avait plus à dire. Le travail de John Bell en 1964 a démontré que la mécanique quantique devait inclure des phénomènes non locaux, remettant en question les notions classiques auxquelles Einstein et Bohr s'accrochaient.

En gros, l'expérience de pensée d'EPR a soulevé des questions importantes sur la nature de la mécanique quantique, et la réponse de Bohr visait à défendre l'interprétation dominante de l'époque. Cependant, les défauts dans le raisonnement de Bohr mettent en lumière les débats en cours dans la mécanique quantique, en particulier concernant l'indépendance des mesures et la nature de la réalité telle que décrite par la physique.

Alors que les arguments de Bohr ont été influents, le papier EPR a ouvert des discussions qui mèneraient à de nouvelles enquêtes sur la nature étrange de la mécanique quantique. Les désaccords entre Einstein et Bohr encapsulent la lutte pour comprendre le monde quantique et restent pertinents dans les discussions modernes sur la physique.